1. Meccanismi di trasferimento di energia
* Conduzione: Trasferimento di calore tramite contatto diretto. La fonte di calore (ad es. Un piano cottura) trasferisce il calore alla pentola, quindi la pentola trasferisce il calore alle molecole d'acqua a diretto contatto con esso.
* Convezione: Trasferimento di calore attraverso il movimento dei fluidi. Mentre l'acqua sul fondo della pentola si riscalda, diventa meno densa e si alza. Acqua più fresca e più densa per prendere il suo posto, creando una corrente circolante che distribuisce calore in tutta l'acqua.
* Radiazione: Trasferimento di calore attraverso onde elettromagnetiche. Sebbene meno significativo nell'acqua bollente rispetto alla conduzione e alla convezione, un certo trasferimento di calore si verifica tramite radiazioni a infrarossi dal piano cottura o dall'ambiente circostante alla pentola.
2. Legge di conservazione dell'energia
La legge di conservazione dell'energia afferma che l'energia non può essere creata o distrutta, trasformata da una sola forma all'altra. In acqua bollente, questo significa:
* Ingresso energetico: Il piano cottura fornisce energia termica (calore) all'acqua.
* Trasformazione energetica: Questa energia termica fa vibrare le molecole d'acqua più velocemente, aumentando la loro energia cinetica.
* Output energetico:
* Cambiamento di fase: Man mano che l'acqua si riscalda, l'energia va a rompere i legami tra le molecole d'acqua, causando il passaggio del liquido in un gas (vapore). Ciò richiede una quantità significativa di energia.
* Perdita di calore: Un po 'di energia viene persa nell'ambiente circostante attraverso la convezione e le radiazioni, ma di solito questa è una quantità minore rispetto all'energia utilizzata per l'ebollizione.
3. Il ciclo
1. Il piano cottura trasferisce il calore alla pentola (conduzione).
2. Il pentola trasferisce il calore all'acqua (conduzione).
3. Le correnti di convezione distribuiscono il calore in tutta l'acqua.
4. Le molecole d'acqua assorbono il calore, aumentando la loro energia cinetica.
5. Quando l'acqua raggiunge 100 ° C (212 ° F) a pressione atmosferica standard, l'ingresso di energia va a rompere i legami tra le molecole d'acqua, facendole bollire e trasformarsi in vapore.
In sostanza, la legge della conservazione dell'energia è sostenuta perché l'energia fornita dalla stufa viene trasformata nell'energia cinetica delle molecole d'acqua e l'energia necessaria per cambiare la sua fase da liquido al gas. Una piccola quantità di energia viene persa nell'ambiente, ma la maggior parte viene utilizzata per bollire l'acqua.
